DE102015110035B3

DE102015110035B3 - Verfahren und System zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung

Info

Publication number: DE102015110035B3
Application number: DE102015110035.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Holzschuh; David Oberbeckmann; Günther Renz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-06-24

Abstract

Um ein Verfahren zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung einer ersten Wellenlänge, bei welchem Verfahren ein Festkörperlaser mit Pumplaserstrahlung einer zweiten Wellenlänge kontinuierlich gepumpt, schmalbandige, insbesondere kontinuierliche, Laserstrahlung eines Seedlasers mit der ersten Wellenlänge in einen Resonator des Festkörperlasers eingekoppelt und eine Länge des Resonators auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird, so zu verbessern, dass schmalbandige gepulste Laserstrahlung hoher Qualität mit möglichst geringem Aufwand erzeugt werden kann, wird vorgeschlagen, dass zum Abstimmen der Länge des Resonators auf die erste Wellenlänge zunächst die Länge des Resonators über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators, kontinuierlich verändert und dabei eine Pulsenergie mindestens eines Teils der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers in Abhängigkeit der Länge des Resonators gemessen wird, dass ein Längenwert bestimmt wird, bei welchem die gemessene Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers von der Länge des Resonators ein absolutes Minimum aufweist, dass dann die Länge des Resonators auf den Längenwert eingestellt wird und dass anschließend für eine Emissionszeitdauer tEmissionszeit die so eingestellte Länge des Resonators unverändert belassen und dabei gepulste Laserstrahlung der ersten Wellenlänge aus dem Resonator ausgekoppelt wird. Ferner wird ein verbessertes System zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung einer ersten Wellenlänge, bei welchem Verfahren ein Festkörperlaser mit Pumplaserstrahlung einer zweiten Wellenlänge kontinuierlich gepumpt, schmalbandige, insbesondere kontinuierliche, Laserstrahlung eines Seedlasers mit der ersten Wellenlänge in einen Resonator des Festkörperlasers eingekoppelt und eine Länge des Resonators auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung einer ersten Wellenlänge, umfassend einen Festkörperlaser, einen Pumplaser zur Erzeugung einer Pumplaserstrahlung einer zweiten Wellenlänge zum kontinuierlichen Pumpen des Festkörperlasers und einen kontinuierliche schmalbandige Laserstrahlung der ersten Wellenlänge zum Einkoppeln in einen Resonator des Festkörperlasers erzeugenden Seedlaser, wobei eine Abstimmeinrichtung zum Abstimmen einer Länge des Resonators auf die erste Wellenlänge vorgesehen ist.
Verfahren und Systeme der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der US 7,620,082 B2 bekannt.
Schmalbandige gepulste Laserstrahlung wird insbesondere für LiDAR-Systeme benötigt, um optische Abstands- und Geschwindigkeitsmessungen durchzuführen sowie um atmosphärische Parameter zu vermessen. Um solche schmalbandige Laserstrahlung zu erhalten, wird diese in bekannter Weise mit der sogenannten "Injection-Seeding"-Methode erzeugt.
Ein Problem bei bekannten Verfahren und Systemen, welche die "Injection-Seeding"-Methode nutzen, ist die Stabilität des Resonators des Festkörperlasers während der Emission gepulster Laserstrahlung. Es sind Verfahren zur Stabilisierung des Festkörperlasers bekannt, beispielsweise die sogenannte "Dithering"-Methode zur Stabilisierung des sogenannten "Injection-Seeded"-Zustands. Dabei wird ein piezo-getriebener Endspiegel des Resonators des Festkörperlasers ständig bewegt und so eine Länge des Resonators ständig verändert, so dass eine Regelung einer Länge des Resonators derart, dass eine longitudinale Mode des Resonators mit der ersten Wellenlänge der Laserstrahlung des Seedlasers zusammenfällt. Durch die externe Störung, nämlich das ständige Verschieben eines Spiegels des Resonators, wird insbesondere die Ausbildung eines in sich ruhenden Laser-Zustandes, nämlich des "Injection-Seeded"-Zustands, verhindert. Dies liegt insbesondere daran, dass die Länge des Resonators ständig variiert wird, um ein Fehlersignal zu erhalten, beispielsweise in Form eines Photostrom-Fehlersignals, welches durch Auskoppeln eines Teils der vom Festkörperlaser emittierten Laserstrahlung auf einen Detektor erzeugt wird.
Ein solche aktive Regelung des Festköperlasers ist aufwendig. Zudem ist eine Repetitionsrate für die vom Festköperlaser emittierte gepulste Laserstrahlung aufgrund der Regelung des Spiegelabstands des Resonators begrenzt, und zwar insbesondere durch eine Verarbeitungszeit der Regelelektronik.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass schmalbandige gepulste Laserstrahlung hoher Qualität mit möglichst geringem Aufwand erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Abstimmen der Länge des Resonators auf die erste Wellenlänge zunächst die Länge des Resonators über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators, kontinuierlich verändert und dabei eine Pulsenergie mindestens eines Teils der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers in Abhängigkeit der Länge des Resonators gemessen wird, dass ein Längenwert bestimmt wird, bei welchem die gemessene Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers von der Länge des Resonators ein absolutes Minimum aufweist, dass dann die Länge des Resonators auf den Längenwert eingestellt wird und dass anschließend für eine Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} die so eingestellte Länge des Resonators unverändert belassen und dabei gepulste Laserstrahlung der ersten Wellenlänge aus dem Resonator ausgekoppelt wird.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung des bekannten Verfahrens hat insbesondere den Vorteil, dass vollständig auf eine aufwendige aktive Regelung zur Abstimmung des Resonators auf die erste Wellenlänge verzichtet werden kann. Durch den Verzicht auf eine extern angewandte Störmethode, wie beispielsweise die "Dithering"-Methode, kann sich eine schmalbandige "Injection-Seeded"-Lasermode selbstorganisiert ausbilden. Durch die Selbstorganisation kann eine mechanische Schwingungsstörung auf den Resonator insbesondere nur eine kurzzeitige Destabilisierung der Lasermode bewirken. Nach dem Abklingen der Störung befindet sich die Lasermode jedoch wieder im sich selbstorganisierenden Zustand. Ferner hat das weitergebildete Verfahren insbesondere auch den Vorteil, dass Repetitionsraten für die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} praktisch beliebig eingestellt werden können. Es besteht keine Abhängigkeit von einer Regelung, da hier nicht aktiv geregelt wird. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht zwar insbesondere keine kontinuierliche Messung, denn der Resonator wird vorzugsweise nach Ablauf der Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} wieder neu abgestimmt. Dieses Abstimmen kann auch als Kalibrieren des Resonators des Festkörperlasers bezeichnet werden. Nach dem Bestimmen des Längenwerts, der zum absoluten Minimum der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers von der Länge des Resonators korrespondiert, wird die Länge des Resonators wieder auf den bestimmten Längenwert eingestellt und es kann für die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} gepulste Laserstrahlung mit einer frei vorgebbaren Repetitionsrate aus dem Resonator des Festkörperlasers ausgekoppelt werden. Das Verfahren ist zudem insbesondere auch gegen auftretende thermisch bedingte Zustandsänderungen des Systems relativ stabil. Durch die vorgeschlagene Abstimmung des Resonators, die bei einem quasi-kontinuierlichen Betrieb des Festköperlasers periodisch durchgeführt werden kann, kann so in regelmäßigen Abständen ein neuer Idealzustand der schmalbandigen Lasermode neu bestimmt und eingestellt werden. Statt der Pulsenergie als Messgröße können auch andere Messgrößen genutzt werden, die proportional zur Pulsenergie sind.
Günstig ist es, wenn zum Messen der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers ein Teil der erzeugten Laserstrahlung auf einen Detektor ausgekoppelt wird. Beispielsweise kann mit einem Strahlteiler oder einem geeigneten Auskoppelspiegel ein Teil der vom Festkörperlaser emittierten Laserstrahlung ausgekoppelt und auf einen Detektor abgebildet werden, mit dem die Pulsenergie absolut und/oder integral messbar ist.
Auf besonders einfache Weise lässt sich das Verfahren durchführen, wenn die Pulsenergie mit einer Photodiode gemessen wird. Insbesondere kann es sich dabei um eine schnelle Photodiode handeln, um Änderungen in der Pulsenergie der tatsächlichen Länge des Resonators möglichst genau zuordnen zu können.
Vorzugsweise wird ein Faserlaser als Seedlaser und/oder als Pumplaser verwendet. Mit Faserlasern lassen sich gewünschte Pumpleistungen auf einfache Weise realisieren.
Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Laserstrahlung der ersten Wellenlänge aus dem Resonator des Festkörperlasers aktiv ausgekoppelt wird. Insbesondere kann es sich dabei um gepulste Laserstrahlung handeln. Mit anderen Worten werden nicht durch Selbstorganisation gebildete Laserpulse aus dem Resonator ausgekoppelt, sondern Laserpulse werden ganz gezielt zu einem gewünschten Zeitpunkt und/oder für eine gewünschte Pulsdauer aus dem Festkörperlaser ausgekoppelt, welcher sich im "Injection-Seeded"-Zustand befindet.
Auf besonders einfache Weise Auskoppeln lässt sich Laserstrahlung aus dem Resonator des Festkörperlasers, wenn das aktive Auskoppeln durch einen optischen Schalter erfolgt. Insbesondere kann es sich dabei um einen Güteschalter, einen sogenannten "Q-Switch", handeln.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn als Güteschalter eine Pockels-Zelle, eine Kerr-Zelle oder ein akustooptischer Modulator eingesetzt wird. Insbesondere mit den genannten Typen von Güteschaltern lassen sich Laserpulse in gewünschter Weise aus dem Resonator des Festkörperlasers auskoppeln.
Auf besonders einfache Weise lässt sich die Länge des Resonators abstimmen, wenn die Länge des Resonators durch Verschieben mindestens eines Spiegels des Resonators verändert und/oder eingestellt wird. Insbesondere kann nur ein einziger Spiegel des Resonators in seiner Position verändert werden. Es können aber auch zwei oder mehr Spiegel des Resonators in ihrer Position verändert werden. Hierfür können insbesondere Antriebe oder Verstelleinrichtungen vorgesehen sein, die es gestatten, eine Position des Spiegels hochpräzise zu verändern über einen Längenbereich, der einer Differenz zwischen den Frequenzen zweier longitudinaler Moden des Resonators entspricht.
Vorteilhaft ist es, wenn zum Abstimmen des Resonators die Länge desselben während einer Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kontinuierlich gerändert wird. Beispielsweise kann mit einem entsprechenden Antrieb oder einer Verstelleinrichtung eine Position eines Spiegels des Resonators kontinuierlich verändert werden während der Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit. Beispielsweise kann mit einem Piezoantrieb durch Anliegen einer Spannung und Durchfahren einer Spanungsrampe die Länge des Resonators kontinuierlich abgestimmt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kürzer ist als die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}. Dies ermöglicht es insbesondere, für die Abstimmzeitdauer den Resonator des Festkörperlasers zu kalibrieren und danach das in einem stabilen Zustand befindliche System zu nutzen, um während der Emissionszeitdauer Laserpulse gewünschter Länge und Repetitionsrate aus dem aktiv nicht geregelten Festkörperlaser auszukoppeln. Der Festkörperlaser befindet sich wie beschrieben während der Emissionszeitdauer im "Injection-Seeded"-Zustand, also rein selbstorganisiert. Nach der Emissionszeitdauer kann dann wiederum der Festkörperlaser auf die optimale Länge zum Erreichen des "Injectioin-Seeded"-Zustands eingestellt werden durch das oben beschriebene Abstimmverfahren, welches Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Günstig ist es, wenn die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit mit einem Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s vorgegeben wird. Insbesondere kann sie in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s vorgegeben werden. Wünschenswert ist es, die Abstimmzeitdauer so kurz wie möglich vorzugeben, um den Längenwert möglichst schnell zu bestimmen, bei welchem die gemessene Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers von der Länge des Resonators ein absolutes Minimum aufweist. Je schneller dieses absolute Minimum ermittelt ist, umso schneller kann die Länge des Resonators auf diesen Längenwert eingestellt werden, sodass sich der "Injection-Seeded"-Zustand durch Selbstorganisation einstellen kann.
Günstig ist es, wenn die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} mit einem Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s vorgegeben wird. Insbesondere kann die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} mit einem Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s vorgegeben werden. Je nach Stabilität des Systems ist es so möglich, den eingestellten schmalbandigen "Injection-Seeded"-Zustand für eine längere Zeitdauer, insbesondere die angegebenen Emissionszeitdauerbereiche, zu nutzen, um gepulste Laserstrahlung zu erzeugen. Mit einem solchen System können insbesondere Windturbulenzmessungen hinter Flugzeugen im augensicheren Wellenlängenbereich, beispielsweise bei 2 µm, gemessen werden. Dies ermöglicht es insbesondere, direkt nach Abbau der Windturbulenzen, auch als Wirbelschleppen bezeichnet, nachfolgende Flugzeuge starten zu lassen. Es muss also nicht mehr ein fest vorgegebener Abstand zwischen startenden Flugzeugen eingehalten werden, sondern diese können in Abhängigkeit der tatsächlich auftretenden Windturbulenzen, die beim Starten erzeugt werden, in kürzeren Abständen als bislang möglich starten.
Vorteilhaft ist es, wenn nach Ende der Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} die Länge des Resonators erneut auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird. Insbesondere durch thermische Veränderungen kann es zu einer Verstimmung des Resonators kommen, sodass der Festkörperlaser nicht im "Injection-Seeded"-Zustand verbleibt. Um hier quasi kontinuierlich gepulste Laserstrahlung mit dem Festkörperlaser erzeugen zu können, ist eine sich wiederholende Abstimmprozedur erforderlich, sodass zunächst der Resonator des Festkörperlasers auf den oben beschriebenen Längenwert abgestimmt und dann während der Emissionszeitdauer gepulste Laserstrahlung erzeugt wird. Das Abstimmen des Resonators und das Erzeugen von Laserstrahlung im "Injection-Seeded"-Zustand wechseln sich damit ab.
Um insbesondere Laserstrahlung im augensicheren Bereich mit einer Wellenlänge von etwa 2 µm zu erzeugen, ist es günstig, wenn als Festkörperlaser ein HoYAG-Laser oder ein NdYAG-Laser verwendet wird.
Das Verfahren lässt sich auf einfache Weise durchführen, wenn zum Abstimmen der Länge des Festkörperlasers eine Steuerungseinrichtung eingesetzt wird, mit der zunächst eine Änderung der Länge des Resonators über den freien Spektralbereich des Resonators kontinuierlich, insbesondere mit konstanter Längenänderung pro Zeiteinheit, gesteuert und nach Bestimmung des zum Minimum der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers korrespondierenden Längenwerts die Länge des Resonators auf den Längenwert eingestellt wird. Wie beschrieben kann beispielsweise ein Antrieb zum Verschieben eines Spiegels des Resonators vorgesehen sein, dieser kann dann mit der Steuerungseinrichtung derart zusammenwirken, dass die Steuerungseinrichtung einen solchen Antrieb oder eine Einstelleinrichtung ansteuert.
Damit die schmalbandige gepulste Laserstrahlung insbesondere für Zwecke verwendet werden kann, bei denen Augensicherheit eine große Rolle spielt, ist es günstig, wenn mit dem Festkörperlaser gepulste Laserstrahlung mit der ersten Wellenlänge in einem Bereich von etwa 1,5 µm bis etwa 2,5 µm erzeugt wird. So lassen sich beispielsweise LiDAR-Systeme ausbilden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Augen von Personen geschädigt werden, wenn die Laserstrahlung auf deren Augen trifft.
Günstig ist es, wenn mit der vom Festkörperlaser emittierten Laserstrahlung mit der ersten Wellenlänge ein schmalbandiger optisch parametrischer Oszillator zur Frequenzkonversion in den fernen Infrarotbereich gepumpt wird oder wenn die vom Festkörperlaser emittierte Laserstrahlung mit der ersten Wellenlänge zur optischen Spektroskopie eingesetzt wird, insbesondere zur kohärenten Anti-Stokes Raman-Streuung, oder wenn die vom Festkörperlaser emittierte Laserstrahlung mit der ersten Wellenlänge für LiDAR-Messungen eingesetzt wird. Für die angegebenen Einsatzzwecke ist es vorteilhaft, wenn die dafür genutzte Laserstrahlung schmalbandig ist, vorzugsweise mit einer Wellenlänge in einem augensicheren Wellenlängenbereich um etwa 2 µm.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem System der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abstimmeinrichtung eine Längenänderungseinrichtung zum kontinuierlichen Verändern der Länge des Resonators über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators, eine Messeinrichtung zum Messen einer Pulsenergie mindestens eines Teils der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers in Abhängigkeit der mit der Längenänderungseinrichtung eingestellten Länge des Resonators, und eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Längenwerts, welcher zu einem absoluten Minimum der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers korrespondiert, umfasst, dass mit der Längenänderungseinrichtung die Länge des Resonators auf den Längenwert einstellbar ist und dass die Abstimmeinrichtung eine Zeitvorgabeeinrichtung umfasst zum Vorgeben einer Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}, während der der eingestellte Längenwert unverändert belassen und Laserstrahlung der ersten Wellenlänge aus dem Resonator ausgekoppelt wird.
Mit einem solchen System ist es, wie bereits oben beschrieben, möglich, die Länge des Resonators so abzustimmen, dass diese der Länge einer longitudinalen Lasermode des Festkörperlasers entspricht. Dies ermöglicht es, dass der Festkörperlaser einen stabilen "Injection-Seeded"-Zustand einnehmen kann. Eine aktive Regelung einer Länge des Resonators, wie bei entsprechenden Systemen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, ist dann nicht mehr erforderlich. Der "Injection-Seeded"-Zustand ist dann derart stabil, dass eine mechanische Schwingungsstörung auf den Resonator nur eine kurzzeitige Destabilisierung der Lasermode bewirkt. Nach dem Abklingen der Störung befindet sich die Lasermode jedoch wieder im sich selbstorganisierenden Zustand. Ein solches System zeigt daher eine Robustheit gegen mechanische Schwingungen. Im Vergleich zu anderen Methoden, bei denen eine Länge des Resonators des Festkörperlasers ständig aktiv geregelt wird, sind bei dem vorgeschlagenen System deutlich weniger Komponenten im Aufbau erforderlich. Insbesondere fallen sämtliche elektronischen Bauteile weg, die bei der eingangs beschriebenen "Dithering"-Methode erforderlich sind. Ferner kann mit deutlich höheren Repetitionsraten gepulste Laserstrahlung aus dem Resonator des Festkörperlasers ausgekoppelt werden. Eine auftretende thermisch bedingte Zustandsänderung des Systems kann mit dem vorgeschlagenen System insbesondere durch eine zeitlich periodisch durchgeführte Abstimmung der Länge des Resonators auf den angegebenen Längenwert ausgeglichen werden, sodass ein idealer Zustand der schmalbandigen Lasermode wiederholt bestimmbar und somit der Festkörperlaser dann jeweils für eine Emissionszeitdauer im optimal abgestimmten "Injection-Seeded"-Zustand betreibbar ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Messeinrichtung einen Detektor zum Messen der Pulsenergie des mindestens einen ausgekoppelten Teils der emittierten Laserstrahlung des Festkörperlasers. Mit dem Detektor kann somit auf einfache Weise die Pulsenergie des ausgekoppelten oder auch gegebenenfalls des gesamten Anteils der emittierten Laserstrahlung bestimmt werden, um die Abhängigkeit der Pulsenergie von der eingestellten Länge des Resonators und daraus den zum Minimum der Pulsenergie korrespondierenden Längenwert des Resonators zu bestimmen.
Besonders einfach und kompakt ausbilden lässt sich das System, wenn der Detektor in Form einer Photodiode ausgebildet ist.
Um möglichst Laserstrahlung mit hohen Energien erzeugen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Seedlaser und/oder Pumplaser in Form eines Faserlasers ausgebildet sind. Faserlaser ermöglichen zudem einen möglichst kompakten Aufbau des Systems.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das System eine Auskoppeleinrichtung zum aktiven Auskoppeln von Laserpulsen der ersten Wellenlänge aus dem Festkörperlaser umfasst. Es werden also mit der Auskoppeleinrichtung ganz gezielt Laserpulse zu bestimmten Zeitpunkten und mit bestimmten Pulsdauern aus dem Festkörperlaser ausgekoppelt. Insbesondere lassen sich gewünschte Repetitionsraten mit der Auskoppeleinrichtung beliebig einstellen.
Auf besonders einfache Weise lassen sich Laserpulse aus dem Resonator auskoppeln, wenn die Auskoppeleinrichtung einen optischen Schalter umfasst. Insbesondere kann es sich dabei um einen Güteschalter, einen sogenannten "Q-Switch", handeln.
Laserpulse mit gewünschten Repetitionsraten lassen sich aus dem System auskoppeln, wenn der Güteschalter in Form einer Pockels-Zelle, einer Kerr-Zelle oder eines akustooptischen Modulators ausgebildet ist.
Um die Länge des Resonators des Festkörperlasers auf einfache Weise einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Längenänderungseinrichtung eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben mindestens eines Spiegels des Resonators umfasst. Insbesondere kann die Verschiebeeinrichtung in Form eines Piezoantriebs ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines piezoelektrischen Transducers. So kann durch Ändern einer an die Verschiebeeinrichtung angelegten Spannung eine Position des Spiegels geändert werden. Beispielsweise kann eine Spannungsrampe durchfahren werden, um kontinuierlich eine Position des Spiegels und damit eine Länge des Resonators zu ändern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abstimmeinrichtung, insbesondere die Längenänderungseinrichtung, ausgebildet ist zum kontinuierlichen Ändern der Länge des Resonators zum Abstimmen desselben für eine Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit und dass mit der Zeitvorgabeeinrichtung die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit vorgebbar ist. Insbesondere kann die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kleiner sein als die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}. Das kontinuierliche Ändern der Länge des Resonators zum Abstimmen desselben hat insbesondere den Vorteil, dass eine schnelle und effiziente Abstimmung des Festkörperlasers erreichbar ist. Wird die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit vorgegeben, so kann insbesondere während dieser Abstimmzeitdauer die Länge des Resonators kontinuierlich geändert werden, beispielsweise durch Anlegen einer rampenförmigen Spannung an ein piezoelektrisches Antriebselement, das mit einem Spiegel des Resonators gekoppelt ist.
Um den "Injection-Seeded"-Zustand des Festkörperlasers möglichst schnell einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s aufweist. Insbesondere kann die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s aufweisen. Während der Abstimmzeitdauer ist es nur bedingt möglich, schmalbandige gepulste Laserstrahlung hoher Qualität aus dem Festkörperlaser auszukoppeln. Dessen Einsatz wird vorzugsweise für die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit unterbunden.
Ferner ist es günstig, wenn die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} einen Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s aufweist. Insbesondere kann sie einen Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s aufweisen. Beispielsweise kann die Emissionszeitdauer in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen des System vorgegeben werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer Umgebungstemperatur oder auch in Abhängigkeit eines mechanischen Aufbaus des Systems. Je besser dieses schwingungsgedämpft aufgebaut ist, umso länger kann die Emissionszeitdauer vorgegeben werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das System, insbesondere dessen optische Komponenten wie beispielsweise der Resonator, auf einem schwingungsgedämpften Tisch aufgebaut ist.
Um mit dem System quasi kontinuierlich schmalbandige gepulste Laserstrahlung hoher Qualität erzeugen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Abstimmeinrichtung nach Ende der Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} erneut aktivierbar ist zum Abstimmen der Länge des Resonators. So kann abwechselnd die Abstimmeinrichtung aktiviert und dann deaktiviert werden für die Emissionszeitdauer. Dieses Vorgehen kann insbesondere beliebig wiederholt werden, um den Festkörperlaser auf diese Weise stets optimal im im sich selbstorganisierenden "Injection-Seeded"-Zustand zu betreiben.
Damit gepulste Laserstrahlung in einem augensicheren Wellenlängenbereich erzeugt werden kann, ist es günstig, wenn der Festkörperlaser ein HoYAG-Laser oder ein NdYAG-Laser ist.
Das System lässt sich auf besonders einfache Weise betreiben, wenn es eine Steuerungseinrichtung umfasst zum Ansteuern der Längenänderungseinrichtung und wenn die Steuerungseinrichtung mit der Messeinrichtung, der Auswerteeinrichtung und/oder der Zeitvorgabeeinrichtung zusammenwirkend ausgebildet ist. So kann insbesondere mit der Steuerungseinrichtung sichergestellt werden, dass die Länge des Resonators automatisch auf den oben beschriebenen Längenwert eingestellt werden kann, sodass der Festkörperlaser im sich selbstorganisierenden "Injection-Seeded"-Zustand betreibbar ist.
Günstigerweise weist die erste Wellenlänge einen Wert in einem Bereich von etwa 1,5 µm bis etwa 2,5 µm auf. So kann das System insbesondere eingesetzt werden, um schmalbandige gepulste Laserstrahlung in einem augensicheren Wellenlängenbereich zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner ein optisches Spektrometer, insbesondere in Form eines Raman-Spektrometers zur Messung kohärenter Anti-Stokes-Streuung, welches Spektrometer eines der oben beschriebenen Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge umfasst. Das Spektrometer weist dann ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile der vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge auf.
Die Erfindung betrifft ferner ein LiDAR-System, insbesondere zur Messung von Windturbulenzen hinter Flugzeugen mit Laserstrahlung in einem augensicheren Wellenlängenbereich, welches LiDAR-System eines der oben beschriebenen vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge umfasst. Das LiDAR-System weist dann ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile der vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge auf.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung in den fernen Infrarotbereich, umfassend einen schmalbandigen optisch parametrischen Oszillator, welche Vorrichtung ferner eines der oben beschriebenen vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge zum Pumpen des schmalbandigen optisch parametrischen Oszillators umfasst. Die Vorrichtung weist dann ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile der vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge auf.
Die genannten Anwendungen, die vorzugsweise eines der oben beschriebenen vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung umfassen, sind beispielhaft genannt, um den Einsatz derartiger Systeme anzugeben.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines der oben beschriebenen vorteilhaften Systeme zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung der ersten Wellenlänge zur Durchführung eines der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren.
Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die nachfolgend in Form durchnummerierter Sätze definierten Ausführungsformen von Verfahren und Systemen zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung:

1. Verfahren zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung (48) einer ersten Wellenlänge, bei welchem Verfahren ein Festkörperlaser mit Pumplaserstrahlung (30) einer zweiten Wellenlänge kontinuierlich gepumpt, schmalbandige, insbesondere kontinuierliche, Laserstrahlung (34) eines Seedlasers (16) mit der ersten Wellenlänge in einen Resonator (18) des Festkörperlasers (12) eingekoppelt und eine Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstimmen der Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge zunächst die Länge (40) des Resonators (18) über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators (18), kontinuierlich verändert und dabei eine Pulsenergie (74) mindestens eines Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) in Abhängigkeit der Länge (40) des Resonators (18) gemessen wird, dass ein Längenwert bestimmt wird, bei welchem die gemessene Abhängigkeit der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) von der Länge (40) des Resonators (18) ein absolutes Minimum (78) aufweist, dass dann die Länge (40) des Resonators (18) auf den Längenwert eingestellt wird und dass anschließend für eine Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} die so eingestellte Länge (40) des Resonators (18) unverändert belassen und dabei gepulste Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) ausgekoppelt wird.
2. Verfahren nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) ein Teil (46) der erzeugten Laserstrahlung (48) auf einen Detektor (56) ausgekoppelt wird.
3. Verfahren nach Satz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsenergie mit einer Photodiode (58) gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass als Seedlaser (16) und/oder als Pumplaser (14) ein Faserlaser verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass Laserstrahlung (48), insbesondere gepulste Laserstrahlung, der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) des Festkörperlasers (12) aktiv ausgekoppelt wird.
6. Verfahren nach Satz 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Auskoppeln durch einen optischen Schalter (28), insbesondere durch einen Güteschalter (Q-Switch), erfolgt.
7. Verfahren nach Satz 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Güteschalter eine Pockels-Zelle, eine Kerr-Zelle oder ein akustooptischer Modulator eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (40) des Resonators (18) durch Verschieben mindestens eines Spiegels (20) des Resonators (18) verändert und/oder eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstimmen des Resonators (18) die Länge (40) desselben während einer Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kontinuierlich geändert wird und dass insbesondere die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kürzer ist als die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit mit einem Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s vorgegeben wird, insbesondere in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} mit einem Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s vorgegeben wird, insbesondere in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ende der Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} die Länge (40) des Resonators (18) erneut auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass als Festkörperlaser (12) ein HoYAG-Laser oder ein NdYAG-Laser verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstimmen der Länge (40) des Festkörperlasers (12) eine Steuerungseinrichtung (64) eingesetzt wird, mit der zunächst eine Änderung der Länge (40) des Resonators (18) über den freien Spektralbereich des Resonators (18) kontinuierlich, insbesondere mit konstanter Längenänderung pro Zeiteinheit, gesteuert und nach Bestimmung des zum Minimum (78) der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) korrespondierenden Längenwerts die Länge (40) des Resonators (18) auf den Längenwert eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Festkörperlaser (12) gepulste Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge in einem Bereich von etwa 1,5 μm bis etwa 2,5 μm erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass mit der vom Festkörperlaser (12) emittierten Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge ein schmalbandiger optisch parametrischer Oszillator zur Frequenzkonversion in den fernen Infrarotbereich gepumpt wird oder dass die vom Festkörperlaser (12) emittierte Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge zur optischen Spektroskopie eingesetzt wird, insbesondere zur kohärenten Anti-Stokes Raman-Streuung, oder dass die vom Festkörperlaser (12) emittierte Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge für LiDAR-Messung eingesetzt wird.
17. System (10) zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung (48) einer ersten Wellenlänge, umfassend einen Festkörperlaser (12), einen Pumplaser (14) zur Erzeugung einer Pumplaserstrahlung (30) einer zweiten Wellenlänge zum kontinuierlichen Pumpen des Festkörperlasers (12) und einen kontinuierliche schmalbandige Laserstrahlung (34) der ersten Wellenlänge zum Einkoppeln in einen Resonator (18) des Festkörperlasers (12) erzeugenden Seedlaser (16), wobei eine Abstimmeinrichtung (54) zum Abstimmen einer Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54) eine Längenänderungseinrichtung (36) zum kontinuierlichen Verändern der Länge (40) des Resonators (18) über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators (18), eine Messeinrichtung (52) zum Messen einer Pulsenergie (74) mindestens eines Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlaser (12) in Abhängigkeit der mit der Längenänderungseinrichtung (36) eingestellten Länge (40) des Resonators (18), und eine Auswerteeinrichtung (60) zum Bestimmen eines Längenwerts, welcher zu einem absoluten Minimum (78) der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) korrespondiert, umfasst, dass mit der Längenänderungseinrichtung (36) die Länge (40) des Resonators (18) auf den Längenwert einstellbar ist und dass die Abstimmeinrichtung (54) eine Zeitvorgabeeinrichtung (62) umfasst zum Vorgeben einer Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}, während der der eingestellte Längenwert unverändert belassen und Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) ausgekoppelt wird.
18. System nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (52) einen Detektor (56) zum Messen der Pulsenergie (74) des mindestens einen ausgekoppelten Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) umfasst.
19. System nach Satz 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (56) in Form einer Photodiode (58) ausgebildet ist.
20. System nach einem der Sätze 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Seedlaser (16) und/oder der Pumplaser (14) in Form eines Faserlasers ausgebildet sind.
21. System nach einem der Sätze 17 bis 20, gekennzeichnet durch eine Auskoppeleinrichtung (28) zum aktiven Auskoppeln von Laserpulsen der ersten Wellenlänge aus dem Festkörperlaser (12).
22. System nach Satz 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinrichtung (28) einen optischen Schalter, insbesondere einen Güteschalter (Q-Switch), umfasst.
23. System nach Satz 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Güteschalter in Form einer Pockels-Zelle, einer Kerr-Zelle oder eines akustooptischen Modulators ausgebildet ist.
24. System nach einem der Sätze 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenänderungseinrichtung (36) eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben mindestens eines Spiegels (20) des Resonators (18), insbesondere in Form eines Piezoantriebs, umfasst.
25. System nach einem der Sätze 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54), insbesondere die Längenänderungseinrichtung (36), ausgebildet ist zum kontinuierlichen Ändern der Länge (40) des Resonators (18) zum Abstimmen desselben für eine Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit, dass mit der Zeitvorgabeeinrichtung (62) die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit vorgebbar ist und dass insbesondere die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit kleiner ist als die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit}.
26. System nach Satz 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmzeitdauer t_Abstimmzeit einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s aufweist, insbesondere einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s.
27. System nach einem der Sätze 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} einen Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s aufweist, insbesondere in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s.
28. System nach einem der Sätze 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54) nach Ende der Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit} erneut aktivierbar ist zum Abstimmen der Länge (40) des Resonators (18).
29. System nach einem der Sätze 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperlaser (12) ein HoYAG-Laser oder ein NdYAG-Laser ist.
30. System nach einem der Sätze 17 bis 29, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (64) zum Ansteuern der Längenänderungseinrichtung (36) und dass die Steuerungseinrichtung (64) mit der Messeinrichtung (52), der Auswerteeinrichtung (60) und/oder der Zeitvorgabeeinrichtung (62) zusammenwirkend ausgebildet ist.
31. System nach einem der Sätze 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge einen Wert in einem Bereich von etwa 1,5 μm bis etwa 2,5 μm aufweist.
32. Optisches Spektrometer, insbesondere in Form eines Raman-Spektrometers zur Messung kohärenter Anti-Stokes-Streuung, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Sätze 17 bis 31.
33. LiDAR-System, insbesondere zur Messung von Windturbulenzen hinter Flugzeugen mit Laserstrahlung in einem augensicheren Wellenlängenbereich, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Sätze 17 bis 31.
34. System zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung in den fernen Infrarotbereich, umfassend einen schmalbandigen optisch parametrischen Oszillator, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Sätze 17 bis 31 zum Pumpen des schmalbandigen optisch parametrischen Oszillators.
35. Verwendung eines Systems (10) nach einem der Sätze 17 bis 34 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Sätze 1 bis 16.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines erfingungsgemäßen Systems zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung;
2: eine schematische Darstellung des Verstärkungsgrads des Festkörperlasers mit eingezeichneten longitudinalen Moden des Resonators und dem Lasersignal des Seedlasers;
3: eine Oszilloskopaufnahme eines aus dem Resonator des Festkörperlasers ausgekoppelten Laserpulses, wobei der Resonator nicht mit einer longitudinalen Mode auf die Wellenlänge des Seedlasers abgestimmt ist;
4: eine Oszilloskopaufnahme eines aus dem Resonator des Festkörperlasers ausgekoppelten Laserpulses, wobei der Resonator mit einer longitudinalen Mode auf die Wellenlänge des Seedlasers abgestimmt ist und somit den "Injection-Seeded"-Zustand einnimmt;
5: eine weitere Darstellung eines schematischen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung;
6: ein schematisches Flussdiagramm zur Darstellung des Vorgehens beim Abstimmen des Resonators des Festkörperlasers auf die Wellenlänge des Seedlasers zum Erreichen des "Injection-Seeded"-Zustands;
7: eine Oszilloskopaufnahme des zeitlichen Ablaufs eines Zyklus umfassend Abstimmen der Länge des Resonators sowie Emission schmalbandiger gepulster Laserstrahlung für die Emissionszeitdauer t_{Emissionszeit};
8: eine beispielhafte Darstellung der mit einer Pyrocam aufgenommenen zweidimensionalen Intensitätsverteilung von Laserpulsen für einen Zustand des Festkörperlasers wie in 3 dargestellt;
9: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fabry-Pérot-Spektrometers zum Aufnehmen der Intensitätsverteilung der Laserpulse aus 8;
10: eine beispielhafte Aufnahme der Intensitätsverteilung ähnlich wie 9, jedoch von Laserpulsen des sich selbstorganisierenden "Injection-Seeded"-Zustands wie in 4 dargestellt;
11: eine beispielhafte Darstellung der Ausgangsleistung des Festkörperlasers in Abhängigkeit der Pumpleistung des Faserlasers in Abhängigkeit der Repetitionsrate; und
12: eine beispielhafte Falschfarbendarstellung von hinter einem startenden Flugzeug ausgebildeten Windturbulenzen gemessen mit einem LiDAR-System.
In 1 ist schematisch der Aufbau eines Systems 10 zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung einer ersten Wellenlänge dargestellt. Es umfasst einen Festkörperlaser 12, einen Pumplaser 14 zur Erzeugung einer Pumplaserstrahlung einer zweiten Wellenlänge zum kontinuierlichen Pumpen des Festkörperlasers 12 und einen kontinuierliche schmalbandige Laserstrahlung der ersten Wellenlänge erzeugenden Seedlaser 16. Sowohl der Pumplaser 14 als auch der Seedlaser 16 werden im cw-Modus ("continuous wave"-Modus) betrieben. Sowohl der Pumplaser als auch der Seedlaser können in Form von Faserlasern ausgebildet sein.
Der Festkörperlaser 12 umfasst einen Resonator 18, welcher definiert wird zwischen einem Endspiegel 20 und einem Auskoppelspiegel 22. Im Resonator 18 ist zwischen zwei λ/4-Platten 24 als aktives Medium ein Laserkristall 26 angeordnet.
Das System 10 umfasst ferner eine Auskoppeleinrichtung 28 umfassend einen Güteschalter in Form einer Pockels-Zelle.
Mit dem Pumplaser 14 erzeugte Laserstrahlung 30 der zweiten Wellenlänge wird ebenso über ein Einkoppelelement 32, welches die Funktion eines Einkoppelspiegels und eines Polarisators für die schmalbandige Laserstrahlung 34 der ersten Wellenlänge, die vom Seedlaser 16 erzeugt wird, vereint, in den Resonator 18 eingekoppelt wie die schmalbandige Laserstrahlung 34.
Das System 10 umfasst ferner eine Längenänderungseinrichtung 36 zum Verändern eines Abstands 38 zwischen dem Endspiegel 20 und dem Auskoppelspiegel 22, also zum Verändern einer Länge 40 des Resonators 18, die dem Abstand 38 entspricht. Die Längenänderungseinrichtung 36 kann insbesondere einen piezoelektrischen Transducer umfassen, der mit dem Endspiegel 20 gekoppelt ist, um diesen parallel zu einer optischen Achse 42 des Resonators 18 zu verschieben.
Dem Auskoppelspiegel 22 nachgeschaltet ist ein Strahlteiler 44, welcher einen Teil 46 der vom Festkörperlaser 12 erzeugten, aus dem Resonator 18 ausgekoppelten gepulsten Laserstrahlung 48 auskoppelt.
In 6 ist in Form einer Prinzipskizze der Aufbau des System 10 noch einmal mit weiteren optionalen Komponenten dargestellt.
Zum Abstimmen der Länge 40 des Resonators 18 auf eine longitudinale Lasermode 50, wird der ausgekoppelte Teil 46 der Laserstrahlung 48 auf eine Messeinrichtung 52 einer Abstimmeinrichtung 54 abgebildet. Die Messeinrichtung 52 kann insbesondere in Form eines Detektors 56 in Form einer Photodiode 58 ausgebildet sein.
Die Messeinrichtung 52 ist mit einer Auswerteeinrichtung 60 gekoppelt. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Computer handeln mit einer entsprechenden Messsoftware, die die mit der Messeinrichtung 52 gemessene Pulsenergie des Teils 46 der Laserstrahlung 48 misst, insbesondere in Abhängigkeit der Länge 40 des Resonators 18.
Die Abstimmeinrichtung 54 umfasst ferner die Längenänderungseinrichtung 36, die mit dem Resonator 18 zusammenwirkt.
Des Weiteren umfasst die Abstimmeinrichtung 54 eine Zeitvorgabeeinrichtung 62, die insbesondere mit der Messeinrichtung 52 und mit der Längenänderungseinrichtung 36 zusammen wirkend angeordnet und ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Zeitvorgabeeinrichtung 62 Teil einer optionalen Steuerungseinrichtung 64 sein, die mit den Komponenten der Abstimmeinrichtung 54, wie schematisch gestrichelt in 6 eingezeichnet, zusammenwirkend ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung 64 kann insbesondere den Computer umfassen, der auch als Auswerteeinrichtung 60 dient.
Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung, mit denen versucht wird, den Festkörperlaser 12 in einen sogenannten "Injection-Seeded"-Zustand zu bringen, indem die Länge 40 ständig aktiv abgestimmt wird durch Bestimmen, ob eine longitudinale Mode 50 des Festkörperlasers 12 mit einem Frequenzsignal 66 der Laserstrahlung 34 des Seedlasers 16 zusammenfällt, benötigt das vorgeschlagene System 10 keine aktive Regelung. Auf eine solche aktive Regelung wird ganz bewusst verzichtet. Vielmehr wird hier anders vorgegangen wie nachfolgend erläutert.
Zum Abstimmen einer der longitudinalen Lasermoden 50, insbesondere von deren Frequenz, wird die Länge 40 des Resonators 18 in einem Bereich verändert, welcher zum freien Spektralbereich korrespondiert. Der freie Spektralbereich entspricht einem Abstand 68 zweier benachbarter longitudinaler Lasermoden 50 wie beispielhaft in 2 im Verstärkungsprofil 70 des Festkörperlasers 12 eingezeichnet. Dort ist die Frequenz, die zur ersten Wellenlänge der mit dem Seedlaser 16 erzeugten Laserstrahlung 34 korrespondiert, nicht auf die Frequenz einer longitudinalen Lasermode 50 abgestimmt. Die Folge davon ist, dass der aus dem Festkörperlaser 12 ausgekoppelte Laserstrahlung 48, wie beispielhaft in 3 im Oszilloskopbild eines Laserpulses erkennbar ist, hochfrequente Oszillationen überlagert sind aufgrund der Überlagerung mehrerer longitudinaler Lasermoden 50 des Resonators 18. Diese Oszillationen sind jedoch unerwünscht, da sie die Qualität der Laserstrahlung 48 beeinträchtigen. Um diese Oszillationen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Länge 40 des Resonators 18 derart abgestimmt, dass der Frequenzabstand 72 auf Null verringert wird. Dies wird erreicht durch entsprechendes Verschieben des Endspiegels 20 mittels der Längenveränderungseinrichtung 36.
Zum Abstimmen des Resonators 18 auf die erste Wellenlänge der Laserstrahlung 34 des Seedlasers 16 wird mit der Messeinrichtung 52 der Teil 46 der ausgekoppelten Laserstrahlung 48 gemessen und integral als Pulsenergie 74 in Abhängigkeit der Zeit bestimmt. Der Verlauf der Pulsenergie 74 in Abhängigkeit der Zeit ist in 7 dargestellt.
Mit der Längenänderungseinrichtung 36 wird beginnend im Zeitpunkt t₀ für eine Abstimmzeit t_Abstimmzeit die Längenänderungseinrichtung 36 angesteuert. Wird ein Piezo-Transducer verwendet, so kann die an diesen angelegte Spannung zeitabhängig geändert werden. Der Verlauf der Spannung 76 ist ebenfalls in 7 dargestellt. Beginnend im Zeitpunkt t₀ wird eine Spannungsrampe durchlaufen, das heißt die an den Piezo-Transducer angelegte Spannung wird kontinuierlich erhöht und dabei die Pulsenergie 74 zeitabhängig aufgezeichnet.
Im sogenannten "Injection-Seeded"-Zustand ist die Energie der aus dem Festkörperlaser 12 auskoppelbaren Pulse um etwa 20% reduziert. Dies hat zur Folge, dass sichergestellt ist, dass beim Durchfahren der Spannungsrampe, die einer Längenänderung des Resonators 18 in einem Längenbereich entspricht, welcher zum freien Spektralbereich 68 korrespondiert, im Verlauf des Durchfahrens der Spannungsrampe mindestens einmal ein Zustand erreicht wird, bei dem die Frequenz der Laserstrahlung 34 des Seedlasers 16 mit einer longitudinalen Lasermode 50 übereinstimmt. Genau diesen Effekt nutzt man, indem ein absolutes Minimum 78 der Pulsenergie 74 in Abhängigkeit der Länge des Resonators 18 bestimmt wird, und zwar indirekt über die Ermittlung des Spannungswerts, welcher an den Piezo-Transducer angelegt werden muss, um die minimale Pulsenergie 74 zu erhalten.
Nach Durchfahren der Spannungsrampe wird am Ende der Abstimmzeit t_Abstimmzeit der Spannungswert 76 eingestellt, der zum absoluten Minimum 78 korrespondiert, so dass der Resonator 18 auf denjenigen Längenwert eingestellt wird, der zum absoluten Minimum 78 des Verlaufs der Pulsenergie 74 korrespondiert. Wie in 7 zu erkennen, springt dann die Pulsenergie wieder auf den Wert des absoluten Minimums 78.
Für die Emissionszeit t_{Emissionszeit} wird dann die Länge 40 des Resonators 18 nicht weiter verändert. Es werden auch keine weiteren Maßnahmen zur Regelung der Länge 40 getroffen. Der Festkörperlaser 12 befindet sich nun im "Injection-Seeded"-Zustand, der stabil insbesondere gegenüber Schwingungsstörungen ist.
Nach Ende der mit der Zeitvorgabeeinrichtung 62 vorgebbaren Emissionszeit t_{Emissionszeit} beginnt dann wieder die Abstimmprozedur für die Abstimmzeit t_Abstimmzeit.
7 zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf eines solchen Zyklus umfassend das Abstimmen des Resonators 18, für welches die Abstimmzeit t_Abstimmzeit benötigt wird, sowie die vorgebbare Emissionszeit t_{Emissionszeit}. Sowohl die Abstimmzeit als auch die Emissionszeit werden insbesondere so gewählt, dass die Abstimmzeit möglichst kürzer ist als die Emissionszeit, vorzugsweise deutlich kürzer als die Emissionszeit, so dass für den Vorgang des Abstimmens des Resonators 18 die Erzeugung und Auskopplung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung 48 aus dem Festkörperlaser 12 gegebenenfalls nur für die Abstimmzeit unterbrochen werden muss, falls ausschließlich die hochpräzise, auf den Seedlaser 16 abgestimmte Laserstrahlung 48 genutzt werden soll.
Die Qualität der "Injection-Seeded"-Zustand emittierten Pulse der Laserstrahlung 48 zeigt sich insbesondere in 4, die einen Laserpuls zeigt, und zwar ohne überlagerte Oszillationen, wie dies bei einem in 3 dargestellten Laserpuls für einen Zustand des Festkörperlasers 12 erhalten wird, bei dem die Länge 40 des Resonators 18 nicht auf eine longitudinale Lasermode 50 abgestimmt ist.
In 6 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das den Abstimmprozess des Resonators 18 beispielhaft zeigt.
Der Teil 46 der Laserstrahlung 48, die aus dem Festkörperlaser 12 ausgekoppelt wird, wird mit der Messeinrichtung 52 in Form einer Photodiode mit Integrator gemessen und die ermittelten Pulsenergie-Werte an die Auswerteeinrichtung 60 weitergeleitet. Diese kann in Form eines Computers mit einer entsprechenden Auswertesoftware, beispielsweise dem Programm LabVIEW, ausgewertet werden. Der Computer dient gleichzeitig als Steuerungseinrichtung 64 zum Ansteuern der Längenänderungseinrichtung 36, mit der der Endspiegel 20 verschoben wird. Wie beschrieben erfolgt dieser Verschiebevorgang durch das Durchfahren einer Spannungsrampe der an den Piezo-Transducer angelegten Spannung.
Die Qualität der Laserstrahlung 48 zeigt sich beispielhaft in Interferometer-Aufnahmen der emittierten Laserstrahlung 48. Zu diesem Zweck wird die Laserstrahlung 48 in ein Fabry-Perot-Interferometer 80 abgebildet mit einem ersten Siegel 82 und einem zweiten Spiegel 84, wobei die transmittierte Strahlung durch eine Linse 86 auf eine Kamera 88 in Form einer Pyrocam abgebildet wird.
Zu dem Nicht-"Injection-Seeded"-Zustand des Festkörperlasers 12, bei dem emittierte Laserpulse überlagerte hochfrequente Oszillationen zeigen, wie in 3 dargestellt, korrespondiert die Aufnahme in 8. Es ergeben sich breite Linien.
Hingegen zeigt die Interferometer-Aufnahme der 10 eines Laserpulses, welcher im "Injection-Seeded"-Zustands des Festkörperlasers 12 erzeugt wurde und zur Pulsform wie in 4 dargestellt korrespondiert, eine einzige longitudinale Mode. Insbesondere sind auf diese Weise Linienbreiten von unter 100 MHz für die Laserstrahlung 48 erreichbar.
Dadurch, dass wie vorgeschlagen die Länge 40 des Resonators für die Emissionszeit unverändert belassen und nicht geregelt wird, wie dies bei bekannten Verfahren der Fall ist, insbesondere beim "Dithering"-Verfahren, können Laserpulse mit praktisch beliebigen Repetitionsraten aus dem Resonator 18 ausgekoppelt werden. Eine Begrenzung wird hier lediglich vorgegeben durch die Auskoppeleinrichtung 28, also insbesondere eine Schaltzeit derselben.
Wie in 11 dargestellt, ergeben sich dadurch Ausgangsleistungen des Festkörperlasers 12 in Abhängigkeit der Pumpleistung des Pumplasers 14, die sich mit zunehmender Repetitionsrate der cw-Leistung des Festkörperlasers 12 annähern. 11 zeigt beispielhaft Leistungsabhängigkeiten für Repetitionsraten von 0,5 kHz, 1kHz und 2kHz.
12 zeigt beispielhaft eine Anwendung des Systems 10. Bei Flughäfen ergibt sich das Problem, dass startende Flugzeuge abhängig von ihrer Größe und Leistung unterschiedlich starke Windturbulenzen erzeugen. Je stärker die Windturbulenzen sind, umso länger muss eine nachfolgend startendes Flugzeug warten, um nicht in die Turbulenzen des vor ihm gestarteten Flugzeugs zu geraten. Damit Abstände nacheinander startender Flugzeuge minimiert werden können, ist es daher ein Ziel, die Windturbulenzen zu vermessen. Dies kann insbesondere mit sogenannten LiDAR-Systemen ("Light detection and ranging") erreicht werden. Hierzu wird insbesondere schmalbandige gepulste Laserstrahlung eingesetzt. Allerdings sind hier hohe Repetitionsraten wünschenswert, die insbesondere bei, aus dem Stand der Technik bekannten Festkörperlasern, die aufwendig geregelt im "Injection-Seeded"-Zustand betrieben werden, nur bedingt geeignet und zudem sehr teuer.
Hingegen können mit dem vorgeschlagenen System 10 wiederholt Messungen für Emissionszeiten im Bereich von 1 Sekunde bis zu mehreren hundert Sekunden durchgeführt werden, insbesondere so lange sich der Festkörperlaser 12 im stabilen, sich selbstorganisierenden "Injection-Seeded"-Zustand befindet.
Weitere Anwendungen des Systems 10 sind die Frequenzkonversion von Laserstrahlung in den fernen Infrarotbereich, bei denen ein schmalbandiger optisch parametrischer Oszillator mit der Laserstrahlung 48 gepumpt wird.
Ferner eignet sich die schmalbandige gepulste Laserstrahlung 48 zudem für optische Spektroskopie. So lassen sich insbesondere optische Spektrometer ausbilden, die Systeme 10 umfassen, insbesondere Rahmen-Spektrometer zur Messung kohärenter Anti-Stokes-Streuung.
Als aktives Lasermedium des Festkörperlasers 12 wird vorzugsweise ein Laserkristall in Form eines HoYAG-Kristalls oder eines NdYAG-Kristalls verwendet. Mit derartigen aktiven Lasermedien lassen sich Laserpulse mit Wellenlängen im Bereich von 1,5µm bis 2,5µm erzeugen, also Laserstrahlung in einem Wellenlängenbereich, welcher als augensicher bezeichnet werden kann.
Bezugszeichenliste

10: System
12: Festkörperlaser
14: Pumplaser
16: Seedlaser
18: Resonator
20: Endspiegel
22: Auskoppelspiegel
24: λ/4-Platte
26: Laserkristall
28: Auskoppeleinrichtung
30: Laserstrahlung
32: Einkoppelelement
34: Laserstrahlung
36: Längenänderungseinrichtung
38: Abstand
40: Länge
42: optische Achse
44: Strahlteiler
46: Teil
48: Laserstrahlung
50: Lasermodel
52: Messeinrichtung
54: Abstimmeinrichtung
56: Detektor
58: Photodiode
60: Auswerteeinrichtung
62: Zeitvorgabeeinrichtung
64: Steuerungseinrichtung
66: Frequenzsignal
68: Abstand
70: Verstärkungsprofil
72: Frequenzabstand
74: Pulsenergie
76: Spannung
78: absolutes Minimum
80: Fabry-Perot-Interferometer
82: Spiegel
84: Spiegel
86: Linse
88: Kamera

Claims

Verfahren zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung (48) einer ersten Wellenlänge, bei welchem Verfahren ein Festkörperlaser (12) mit Pumplaserstrahlung (30) einer zweiten Wellenlänge kontinuierlich gepumpt, schmalbandige, insbesondere kontinuierliche, Laserstrahlung (34) eines Seedlasers (16) mit der ersten Wellenlänge in einen Resonator (18) des Festkörperlasers (12) eingekoppelt und eine Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstimmen der Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge zunächst die Länge (40) des Resonators (18) über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators (18), kontinuierlich verändert und dabei eine Pulsenergie (74) mindestens eines Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) in Abhängigkeit der Länge (40) des Resonators (18) gemessen wird, dass ein Längenwert bestimmt wird, bei welchem die gemessene Abhängigkeit der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) von der Länge (40) des Resonators (18) ein absolutes Minimum (78) aufweist, dass dann die Länge (40) des Resonators (18) auf den Längenwert eingestellt wird und dass anschließend für eine Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}) die so eingestellte Länge (40) des Resonators (18) unverändert belassen und dabei gepulste Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) ausgekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) ein Teil (46) der erzeugten Laserstrahlung (48) auf einen Detektor (56) ausgekoppelt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Laserstrahlung (48), insbesondere gepulste Laserstrahlung, der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) des Festkörperlasers (12) aktiv ausgekoppelt wird und/oder dass die Länge(40) des Resonators (18) durch Verschieben mindestens eines Spiegels (20) des Resonators (18) verändert und/oder eingestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstimmen des Resonators (18) die Länge (40) desselben während einer Abstimmzeitdauer (t_{Emissionszeit}) kontinuierlich geändert wird und dass insbesondere die Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit) kürzer ist als die Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}).
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit) mit einem Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s vorgegeben wird, insbesondere in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}) mit einem Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s vorgegeben wird, insbesondere in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ende der Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}) die Länge (40) des Resonators (18) erneut auf die erste Wellenlänge abgestimmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der vom Festkörperlaser (12) emittierten Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge ein schmalbandiger optisch parametrischer Oszillator zur Frequenzkonversion in den fernen Infrarotbereich gepumpt wird oder dass die vom Festkörperlaser (12) emittierte Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge zur optischen Spektroskopie eingesetzt wird, insbesondere zur kohärenten Anti-Stokes Raman-Streuung, oder dass die vom Festkörperlaser (12) emittierte Laserstrahlung (48) mit der ersten Wellenlänge für LiDAR-Messung eingesetzt wird.
System (10) zur Erzeugung schmalbandiger gepulster Laserstrahlung (48) einer ersten Wellenlänge, umfassend einen Festkörperlaser (12), einen Pumplaser (14) zur Erzeugung einer Pumplaserstrahlung (30) einer zweiten Wellenlänge zum kontinuierlichen Pumpen des Festkörperlasers (12) und einen kontinuierliche schmalbandige Laserstrahlung (34) der ersten Wellenlänge zum Einkoppeln in einen Resonator (18) des Festkörperlasers (12) erzeugenden Seedlaser (16), wobei eine Abstimmeinrichtung (54) zum Abstimmen einer Länge (40) des Resonators (18) auf die erste Wellenlänge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54) eine Längenänderungseinrichtung (36) zum kontinuierlichen Verändern der Länge (40) des Resonators (18) über einen vorgegebenen Längenbereich, insbesondere einen freien Spektralbereich des Resonators (18), eine Messeinrichtung (52) zum Messen einer Pulsenergie (74) mindestens eines Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) in Abhängigkeit der mit der Längenänderungseinrichtung (36) eingestellten Länge (40) des Resonators (18), und eine Auswerteeinrichtung (60) zum Bestimmen eines Längenwerts, welcher zu einem absoluten Minimum (78) der gemessenen Abhängigkeit der Pulsenergie (74) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) korrespondiert, umfasst, dass mit der Längenänderungseinrichtung (36) die Länge (40) des Resonators (18) auf den Längenwert einstellbar ist und dass die Abstimmeinrichtung (54) eine Zeitvorgabeeinrichtung (62) umfasst zum Vorgeben einer Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}), während der der eingestellte Längenwert unverändert belassen und Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge aus dem Resonator (18) ausgekoppelt wird.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (52) einen Detektor (56) zum Messen der Pulsenergie (74) des mindestens einen ausgekoppelten Teils (46) der emittierten Laserstrahlung (48) des Festkörperlasers (12) umfasst.
System nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Auskoppeleinrichtung (28) zum aktiven Auskoppeln von Laserpulsen der ersten Wellenlänge aus dem Festkörperlaser (12) und/oder dass die Längenänderungseinrichtung (36) eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben mindestens eines Spiegels (20) des Resonators (18), insbesondere in Form eines Piezoantriebs, umfasst.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54), insbesondere die Längenänderungseinrichtung (36), ausgebildet ist zum kontinuierlichen Ändern der Länge (40) des Resonators (18) zum Abstimmen desselben für eine Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit), dass mit der Zeitvorgabeeinrichtung (62) die Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit) vorgebbar ist und dass insbesondere die Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit) kleiner ist als die Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}).
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmzeitdauer (t_Abstimmzeit) einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 2 s aufweist, insbesondere einen Wert in einem Bereich von etwa 0,5 s bis etwa 1 s.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}) einen Wert in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 500 s aufweist, insbesondere in einem Bereich von etwa 1 s bis etwa 60 s.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinrichtung (54) nach Ende der Emissionszeitdauer (t_{Emissionszeit}) erneut aktivierbar ist zum Abstimmen der Länge (40) des Resonators (18).
System nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (64) zum Ansteuern der Längenänderungseinrichtung (36) und dass die Steuerungseinrichtung (64) mit der Messeinrichtung (52), der Auswerteeinrichtung (60) und/oder der Zeitvorgabeeinrichtung (62) zusammenwirkend ausgebildet ist.
Optisches Spektrometer, insbesondere in Form eines Raman-Spektrometers zur Messung kohärenter Anti-Stokes-Streuung, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Ansprüche 9 bis 16.
LiDAR-System, insbesondere zur Messung von Windturbulenzen hinter Flugzeugen mit Laserstrahlung in einem augensicheren Wellenlängenbereich, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Ansprüche 9 bis 16.
System zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung in den fernen Infrarotbereich, umfassend einen schmalbandigen optisch parametrischen Oszillator, gekennzeichnet durch ein System (10) zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung (48) der ersten Wellenlänge nach einem der Ansprüche 9 bis 16 zum Pumpen des schmalbandigen optisch parametrischen Oszillators.
Verwendung eines Systems (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 16 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.